Dans l'une des plus grandes études jamais réalisées sur l'ADN et le volume du cerveau, les chercheurs ont identifié 254 variantes génétiques qui façonnent les structures clés du « cerveau profond », notamment celles qui contrôlent la mémoire, la motricité, les comportements addictifs et bien plus encore. Les résultats viennent d'être publiés dans la revue Génétique naturelle.
L'étude est menée par le consortium Enhancing Neuro Imaging Genetics through Meta-Analysis (ENIGMA), un effort international basé à la Keck School of Medicine de l'USC, qui rassemble plus de 1 000 laboratoires de recherche dans 45 pays pour rechercher les variations génétiques qui affectent la la structure et la fonction du cerveau.
On sait que de nombreuses maladies cérébrales sont partiellement génétiques, mais d’un point de vue scientifique, nous voulons découvrir les changements spécifiques dans le code génétique qui les provoquent. »
Paul M. Thompson, PhD, directeur associé de l'USC Mark et Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute et chercheur principal pour ENIGMA
« En menant ces recherches partout dans le monde, nous commençons à comprendre ce que l'on appelle 'l'essence génétique de l'humanité' », a-t-il déclaré.
Identifier les régions du cerveau qui sont plus grandes ou plus petites dans certains groupes (par exemple, les personnes atteintes d'une maladie cérébrale spécifique) par rapport à d'autres peut aider les scientifiques à commencer à comprendre les causes du dysfonctionnement du cerveau. La découverte des gènes qui contrôlent le développement de ces régions du cerveau offre un indice supplémentaire sur la manière d'intervenir.
Dans la présente étude, financée en partie par les National Institutes of Health, une équipe de 189 chercheurs du monde entier a collecté des échantillons d'ADN et des analyses cérébrales d'imagerie par résonance magnétique, qui ont mesuré le volume dans les régions sous-corticales clés – ; également connu sous le nom de « cerveau profond » – ; de 74 898 participants. Ils ont ensuite réalisé des études d'association à l'échelle du génome, ou GWAS, une approche permettant d'identifier des variations génétiques liées à divers traits ou maladies, trouvant certaines associations gène-volume cérébral qui comportaient un risque plus élevé de maladie de Parkinson et de trouble déficitaire de l'attention/hyperactivité (TDAH). ).
« Il existe des preuves solides que le TDAH et la maladie de Parkinson ont une base biologique, et cette recherche est une étape nécessaire pour comprendre et éventuellement traiter ces pathologies plus efficacement », a déclaré Miguel Rentería, PhD, professeur agrégé de neurogénomique computationnelle à l'Institut de médecine du Queensland. Research (QIMR Berghofer) en Australie et chercheur principal de l’étude Nature Genetics.
« Nos résultats suggèrent que les influences génétiques qui sous-tendent les différences individuelles dans la structure du cerveau pourraient être fondamentales pour comprendre les causes sous-jacentes des troubles liés au cerveau », a-t-il déclaré.
Étudier le cerveau profond
Les chercheurs ont analysé le volume cérébral dans les structures sous-corticales clés, notamment le tronc cérébral, l'hippocampe, l'amygdale, le thalamus, le noyau accumbens, le putamen, le noyau caudé, le globus pallidus et le diencéphale ventral. Ces régions sont essentielles à la formation de souvenirs, à la régulation des émotions, au contrôle des mouvements, au traitement des données sensorielles du monde extérieur et à la réponse aux récompenses et aux punitions.
GWAS a révélé 254 variantes génétiques associées au volume cérébral dans ces régions, expliquant jusqu'à 10 % des différences observées dans le volume cérébral parmi les participants à l'étude. Alors que des recherches antérieures ont clairement établi un lien entre certaines régions et la maladie, comme les noyaux gris centraux et la maladie de Parkinson, la nouvelle étude révèle quelles variantes génétiques façonnent le volume du cerveau avec une plus grande précision.
« Cet article identifie pour la première fois exactement où ces gènes agissent dans le cerveau », ce qui constitue le début d'une feuille de route indiquant où intervenir, a déclaré Thompson, qui est également professeur d'ophtalmologie, de pédiatrie, de neurologie, de psychiatrie et de sciences du comportement. , radiologie, génie biomédical et génie électrique à la Keck School of Medicine.
Les chercheurs notent que l’étude est corrélationnelle et que des recherches plus approfondies sont donc nécessaires avant que les gènes puissent être liés de manière causale à diverses maladies.
Du groupe de Rentería, le doctorant Luis García-Marín et le chercheur postdoctoral Adrian Campos, PhD, ont été les premiers auteurs de l'étude. En plus des données d'ENIGMA, les chercheurs ont également utilisé les données des cohortes de recherche sur le cœur et le vieillissement en épidémiologie génomique (CHARGE), de la biobanque britannique et de l'étude Adolescent Brain Cognitive Development (ABCD). Des statistiques récapitulatives sont disponibles pour les chercheurs et téléchargeables à partir du consortium ENIGMA.
